本发明专利技术公开了一种匹配性增强长链分子型聚合物光波导双折射性的方法，在长链分子型聚合物光波导侧壁深度蚀刻出一定坡度的空气沟槽，制备金属电极形成与波导衬底平面平行的极化电场，通过极化诱导，增强长链分子型聚合物光波导的双折射性，并实现与长链分子型聚合物材料的本征双折射性匹配。其中所述的光波导为长链分子型聚合物材料，制备的金属电极采用金、银或其它金属。本发明专利技术诱导的波导双折射性与长链分子型聚合物材料的双折射性匹配，可以显著提高采用电场极化法对长链分子型聚合物材料双折射性的诱导效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机光电器件
，尤其涉及。
技术介绍
相干光通信系统是面对未来众多通信新业务最有效的大容量、大带宽、高速率长途通信系统，也是数据率100Gb/S以上光网络的唯一解决方案。偏振态复用及解复用技术正是目前相干光通信系统中提高传输数率的关键技术之一，而这些技术的发展急待研发高性能、低成本的关键器件。这些关键器件包括偏振态合束器、偏振态分束器、偏振态旋转器、偏振态控制器等等，都需要采用双折射性大的光学材料制备。聚合物材料也适合用于制备偏振态复用相干光通信系统所需的各类偏振控制器件。随着新有机材料的迅猛发展，基于聚合物材料的光子器件表现出令人注目的性能，特别是对聚合物材料进行氟化以C-F键替换C-H键可以大大减少振动吸收带来的损耗，大大提高聚合物材料在高温操作时的化学稳定性，并改进光学损伤阈值(L.Eldada, L.ff.Shacklette, “Advances in polymer integrated optics, ” IEEE J.Sel.Top.QuantumElectron.，vol.6，pp.54 - 68，2000.)。同时，聚合物材料的双折射性不仅可以通过改变聚合物分子结构得以改变，还可以基于聚合物材料的光学特性(如热光效应、电光效应)，通过采用一定的外部热控、电控机制实现对聚合物材料的双折射性的调控。首先，通过调整聚合物材料的分子结构可以增强材料的双折射性。在2009年，美国科学家们采用无源或电光聚合物材料设计了 5种脊状或倒脊状的光波导偏振器，得到的偏振消光比大于 50dB (M.Sanghadasa, P.R.Ashley, A.J.Guenthner, G.A.Lindsay, andM.D.Bramson, “Design and demonstration of polarizing polymer waveguides usingbirefringent polymers, ” J.Lightwave Technol., vol.27, pp.4667-4677, Nov.2009.X在2011年，科学家们研究了在氟化聚合物光波导中实现偏振分光功能，通过修改有机分子结构，使聚合物分子形成具有共轭双键的长链分子结构，提高了氟化聚合物的极化能 (J.Kim, K.Kim, M.0h, J.Seo, Y.Noh, and H.Lee, “Polarization splitting waveguidedevices incorporating perf Iuorinated birefringent polymers,，，J.Lightw.Technol., vol.29, pp.1842 - 1846, Jun.2011.)。除了调整材料分子结构，采用极化电场可以在电光聚合物材料中诱导双折射性，诸如在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA:Poly (methyl methacrylate) )(M._C.0h, S.-S.Lee, S._Y.Shin, ff.-Y.Hwang, and J.-J.Kim, “Polymeric waveguide polarization splitter basedon pol ing-1nduced birefringence,，’Electron.Lett., vol.32, pp.324 - 325, 1996.)和聚酸亚胺(Polyimide) (M.-C.0h, Μ.-H.Lee, and H.-J.Lee, “Polymeric waveguidepolarization splitter with a buried birefringent polymer,，’IEEE Photon.Technol.Lett., vol.11, pp.1144 - 1146, Sep.1999.)中。其工作原理是诱导聚合物分子中的偶极子转向到电场方向，从而增加了沿极化方向偏振光的折射性。这些工作为诱导聚合物光波导双折射性提供了实践基础。然而，如果采用电场极化法实施对聚合物材料双折射性的外部诱导，通常是采用垂直于薄膜平面的极化电场。这增加了垂直于薄膜平面偏振方向的波导折射性，降低了平行于薄膜平面偏振方向的波导折射性。这样诱导的双折射性和具有长链分子结构聚合物的双折射性往往是相反的，在基于聚合物光波导制备各类偏振态控制器件时，反而降低了聚合物光波导的双折射性，因此减弱甚至不能实现各类偏振态控制功能。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种增强长链分子型聚合物材料双折射性的匹配诱导方法。利用本专利技术，可以显著提高采用电场极化法对长链分子型聚合物材料双折射性的诱导效率。本专利技术采用的技术方案如下:，其步骤如下:步骤1:制备长链分子型聚合物光波导步骤2:在长链分子型聚合物光波导侧壁蚀刻出空气沟槽，该空气沟槽侧壁具有坡度；步骤3:在长链分子型聚合物光波导侧壁空气沟槽的沟槽面上制备诱导极化金属电极:(I)在长链分子型聚合物光波导侧壁的空气沟槽上蒸镀、溅射或电镀金属，形成金属电极以构建与光波导衬底平面平行的极化电场；(2)对长链分子型聚合物波导进行极化诱导，增强长链分子型聚合物光波导双折射性。所述步骤I的长链分子型聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、氟化丙烯酸酯、聚氰酸酯、环氧基紫外负型光刻胶、带有发色团的电光聚合物中任一种。所述步骤I的长链分子型聚合物为采用紫外光化学法交联而成的长链分子结构型聚合物。所述步骤2的空气沟槽深度为从光波导上包层到光波导衬底面，沟槽宽度应大于波导宽度，离波导距离为波导宽度的2倍以上，沟槽坡度为15°?75°。所述步骤I制备长链聚合物光波导的方法为反应离子刻蚀法、感应耦合等离子体刻蚀法、纳米压印技术中的任一种。所述步骤2蚀刻空气沟槽的方法为与反应离子刻蚀法、感应耦合等离子体刻蚀法结合的灰阶光掩膜刻蚀法。所述步骤3中的金属电极层的厚度为200?500nm。本专利技术提供的，通过在波导侧壁深度蚀刻出一定坡度的空气沟槽，制备金属电极构建与波导衬底平面平行的极化电场，进行极化诱导，增强聚合物光波导的双折射性，并实现与聚合物材料的本征双折射性匹配，因此可以显著提高采用电场极化法对聚合物材料双折射性的诱导效率。【附图说明】图1无极化时聚合物薄膜中的长链分子排列。图2极化后聚合物薄膜中的长链分子排列。图3无极化电极的聚合物光波导结构示意图。图4本专利技术提供的在聚合物光波导中制备匹配诱导电极的结构示意图。图5本专利技术提供的带有匹配诱导电极的聚合物光波导的剖面图。附图标记说明:1、聚合物长链分子2、衬底3、聚合物薄膜横截面4、聚合物薄膜侧面5、聚合物薄膜侧面的诱导极化电极 6、诱导极化电场 7、光波导衬底 8、光波导下包层9、光波导芯层10、光波导上包层11、空气沟槽12、诱导极化电极13、诱导极化电场二14、空气沟槽与光波导芯的间距15、沟槽坡度【具体实施方式】本专利技术提出的用于增强长链分子型聚合物材料双折射性的匹配诱导方法，是在长链型聚合物光波导侧壁深度蚀刻出具有一定坡度的空气沟槽，制备金属电极形成与波导平面衬底平行的极化电场，从而实现对聚合物材料本征双折射性的增强匹配诱导，下面结合附图对本专利技术进行具体描述:作为本专利技术专利的实本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种匹配性增强长链分子型聚合物光波导双折射性的方法，其步骤如下：步骤1：制备长链分子型聚合物光波导；步骤2：在长链分子型聚合物光波导侧壁蚀刻出空气沟槽，该空气沟槽侧壁具有坡度；步骤3：在长链分子型聚合物光波导侧壁空气沟槽的沟槽面上制备诱导极化金属电极：（1）在长链分子型聚合物光波导侧壁的空气沟槽上蒸镀、溅射或电镀金属，形成金属电极以构建与光波导衬底平面平行的极化电场；（2）对长链分子型聚合物波导进行极化诱导，增强长链分子型聚合物光波导双折射性。
【技术特征摘要】
1.一种匹配性增强长链分子型聚合物光波导双折射性的方法，其步骤如下: 步骤1:制备长链分子型聚合物光波导； 步骤2:在长链分子型聚合物光波导侧壁蚀刻出空气沟槽，该空气沟槽侧壁具有坡度； 步骤3:在长链分子型聚合物光波导侧壁空气沟槽的沟槽面上制备诱导极化金属电极: (1)在长链分子型聚合物光波导侧壁的空气沟槽上蒸镀、溅射或电镀金属，形成金属电极以构建与光波导衬底平面平行的极化电场； (2)对长链分子型聚合物波导进行极化诱导，增强长链分子型聚合物光波导双折射性。2.根据权利要求1所述的一种匹配性增强长链分子型聚合物光波导双折射性的方法，所述步骤I的长链分子型聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、氟化丙烯酸酯、聚氰酸酯、环氧基紫外负型光刻胶、带有发色团的电光聚合物中任一种。3.根据权利要求1所述的一种匹配性增强长链分子型聚合物光波导双折射性的方法，所述步骤I...
【专利技术属性】
技术研发人员：王瑾，付旭，赵新彦，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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